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接触角测量仪如何用于评定表面清洁度?

更新时间:2021-11-08       点击次数:1065
   通常情况下容易将接触角测量仪测试与时间关联在一起,即接触角测试是随时间变化而变化的。从某些应用而言,比如考察表面活性剂的吸附、温湿度变化以及挥发、吸水等情况时,随时间变化而变化的接触角测试是接触角测量仪的常规应用。但对于接触角测量仪而言,动态接触角测试是一个特殊的测试方法或应用。此处,动态接触角测量通常是指测试被测固体材料的前进后、后退角,进而分析测试存在表面粗糙度或化学多样性条件时,被测固体材料可能存在的滞后接触角情况,基于热平衡接触角值(本征接触角值)。
  如今测量表面清洁度的方法多样,如基于荧光分析法或基于X射线的方法。这些方法的缺点也很明显,包括限制对某些类型的污染的验证、传感器的距离对结果产生的结果较大、仪器昂贵及测量成本高。
  接触角测量仪技术在测量表面清洁度方面可提供理想的解决方案,它是一种即使在最小污染方面也能实现高灵敏度方法。根据Young方程,液滴在固体表面的形状取决于液体的表面张力和样品表面的表面能。不溶性污染(油脂、油等)会形成低表面能的表面,从而产生更大的接触角。有界面活性的污染物(表面活性剂等)会溶解在液滴中,导致表面张力下降,从而接触角也会随时间降低。
  污染物对接触角的影响可从实验中钢板在超声波浴中清洗不同时间。清洁后,使用便携式表面能分析仪,根据计算方法确定钢板的SFE。根据处理时间,检查了4个钢板,5滴2μL的测试液体。清洁和测量均在30℃环境下进行。结果在视觉上,只有在长时间的清洁后才能看到效果。
  在所检查的样品中,样品的水接触角度从原来的90°下降到13°,这是因为脏污并不溶于水。
  从钢板样品的表面能结果得到即使仅仅经过10秒的清洁,表面能也显著增加,尤其是极性部分。清洁时间达到120秒后,达到最大表面能,并且额外增加清洁持续时间不会带来额外的效果。基于此,120秒的时间可以定义为最佳清洁持续时间。
  在样品示例实验中展示并采用迅速简单并且便携的接触角测量仪测量如何来优化清洁浴的处理时间。肉眼看不见的污染可以根据表面自由能量的测量参数在样品上进行验证,并可确定为水不溶性污染(例如油)。在设置好优化过的清洁时长条件后,我们只需轻点一下MSA,即可轻松判定清洁是否成功。

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